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電力

ドライアイスとライデンフロスト効果で発電する機構が開発される 42

ストーリー by hylom
ドライアイスを昇華させて、という話ではなかった 部門より
taraiok 曰く、

ノーサンブリアおよびエディンバラ大学の研究者が、ドライアイスを使った発電機構を開発した。これにより、火星に豊富にあるドライアイスから電力を得ることができるという(NatureNorthumbria UniversityTheConversationSlashdot)。

開発された手法は、ライデンフロスト効果を使って運動エネルギーを得るというもの。渦巻き状に段差が付けられた金属の上にドライアイス塊を置くと、ライデンフロスト効果によってドライアイス塊が回転し始めるという(動画)。この塊に磁石やコイルを取り付けることで、電磁誘導によって電力を得るという仕組みだ。

ライデンフロスト効果をエネルギーを生む方法として確立したのは今回が初めてであるという。火星では水は貴重なものだが、ドライアイスは天然資源としてたくさん存在することが確認されている。この技術を使えば、将来、火星で発電所を作成するのに有効だとしている。

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  • by hinatan (24342) on 2015年03月16日 16時43分 (#2778526)
    化学のことはよく知りませんが、蒸発しなければこの現象は発生しないようですね。

    ドライアイスを火星で自然蒸発する場所に移動するエネルギーが発電で生まれるエネルギーより
    小さければOKということなんでしょうね。

    Note. うーん。本家のほうでとっくにこの議論が。
    • なんか、確かに不安になります。
      おおざっぱな理解ですが、
      ・ライデンフロスト効果で浮かび上がる。(摩擦が少ない)
      ・ついでに、昇華した気体の二酸化炭素を、渦巻き状の段差に吹き付ける
      ・その反動で、回転を続ける
      ということなのかなと思うわけですが、火星の気温が20℃くらい(と、Wikipedea 曰く)だとすると、地球上でも、机の上に置いたドライアイスが、気体を吹き出す気がします。
      いや、確かに、机の上に置いたドライアイスは、ちょっとオスと滑っていくので、それなりの噴射をしている気もしますが

      で、これで発電をしようとすると、電気エネルギー相当のエネルギーを取り出す必要があるわけでして、当然、発電機として動かすと、回転を妨げる力が働きます。
      実用的な電力を供給しながら、その抵抗力に打ち勝って回り続けるだけの「噴射」って、得られるのか?
      と思ったり思わなかったり。
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      • by Anonymous Coward on 2015年03月16日 17時22分 (#2778552)

        他の方のコメントにもありますが、これは一種の外燃機関です。蒸気機関でいうと「アイオロスの球」に当たるような機関ですね。
        何らかの熱源を用意すれば、割と効率良く回転運動が得られます。火星よりもっと寒いどこかの衛星で固体のメタンとか使えば低温側がさらに冷たくなるのでもっと高い効率を出せると思います。

        親コメント
        • 「効率の良さ」が、直感的にはイメージしづらいところが。
          なんとなく、発電するのに、エネルギー使って加熱しちゃ反則な気がしますし。

          動画で、せめてLEDでも光っていれば、それっぽい気もするのですが、オシロスコープは、電力出せなくてもドライブできたりしますから。
          親コメント
          • by Anonymous Coward on 2015年03月16日 18時10分 (#2778595)

            火力発電でも原子力発電でも高熱源から低熱源へ熱を移動する途中で回転運動を得て発電しています。
            高熱源は化石燃料とか核燃料で作り出し、低熱源は大抵の場合、地球なら豊富にある海水とか河川水を使っています。
            蒸気機関車の場合、石炭で焚いた高熱と、大気の温度差が利用されています。途中の作用媒体は水と水蒸気です。
            火星では水が貴重ですから、上記のような機関は使い辛いことになります。

            カルノーサイクルは、低温源側が低いほど効率が上がり、理論的には低温側が絶対零度だと効率が100%となります。
            ドライアイスを使うと、低温側の温度がさがるので、効率が上がると思われます。
            また二酸化炭素は水より潜熱が小さい分、効率が上がるような気がします。
            加えて、摩擦が少なく、往復運動を回転運動に変える際のロスなどもない分効率が上がると思われます。
            斜め読みですが、64%といった効率のようです。

            親コメント
            • たしかに、効率は上げられそうな気はするのです。
              ただ、その、最終的に電力になるエネルギーはもともとどういう形で存在しているのかと思うと、電力として取り出せるかどうかという点で、納得がいかない気がするのです。

              火力発電はもともと化学エネルギーですし、原子力発電は、核分裂のエネルギーですし(そのもとは、質量ですし)、この場合、ドライアイスが気化することがもとなので、それは、もともとは、ドライアイスの気化熱なわけではないかと
              親コメント
              • by Anonymous Coward on 2015年03月17日 2時21分 (#2778838)

                タレコミ文だと、ドライアイスさえ入手できれば発電できそうですが、参考リンク先の Nature の記事だと
                この発電実験の場合ホットプレート側は 350℃~500℃ の範囲の温度で行っているとあり、
                かなりしっかり加熱されています。

                最後の方では、色々と効率をあげる手法とか、エネルギーハーベストといった単語もでて来ていますから
                もっと温度の低い廃熱の利用などを狙ってはいるようです。

                親コメント
          • by Anonymous Coward

            いやその、今現在使われまくってる火力発電も原子力発電もエネルギー使って加熱してますし…

            • 加熱しちゃ反則っぽいと書いたのは、このシステムが、温度差発電に見えるからです。
              火力発電は化学エネルギーを、原子力発電は核分裂のエネルギーを、直接には熱源でないエネルギーを使いますが、このシステムは、ドライアイスと円盤の温度差をエネルギーとして取り出しているように見えるわけです
              だとすると、円盤を加熱すると、その加熱に使った以上のエネルギーは取り出せないのではないかなと思うわけです

              特別な加熱無しで、(その場所の)気温を使って発電できるということになれば、そのエネルギー源は実は太陽だったりするわけですが、それ以上の加熱するということは、追加のエネルギーが必要ということで、そのエネルギーは、この発電システムがきっちり発電できるエネルギー量に(最良でも)等しいのではないかと

              だとすると、この発電システムは動き続けるかもしれませんが、電力を取り出すことができない気がするわけです。
              親コメント
    • by Anonymous Coward

      ドライアイスでしょ?
      いくら火星でも、日の当たりやすい緯度まで移動すれば、蒸発(昇華だっけ)が始まると思います。

      火星で運搬にかかるコスト?と考えれば技術的問題が多く微妙ですが、
      そこは将来地球上と同じようなコストで運搬できるだろうってことで。

      • by Anonymous Coward

        日が当たるなら太陽電池を使えばいいじゃない
        温度が上がると発電効率が落ちるからドライアイスで冷やそう

    • by Anonymous Coward

      黒い虫を送り込むんじゃないの?

  • ライデンフロスト効果 (スコア:2, おもしろおかしい)

    by Anonymous Coward on 2015年03月16日 16時25分 (#2778515)

    相撲取りが凍りつくことだっけ。

    • by Anonymous Coward

      知っているのか,雷電?

    • by Anonymous Coward

      湯船のお湯がザバーっとあふれ出す現象じゃなかった?

  • 昔、石油ストーブの赤熱した網ドームの中の皿の上に水滴を足らして遊んだなぁ。

  • by nekopon (1483) on 2015年03月16日 16時19分 (#2778513) 日記
    知っていたのかライデンフロスト!!
  • by Anonymous Coward on 2015年03月16日 17時39分 (#2778567)

    温度差が得られるなら普通に温度差発電できますよね。
    スターリング然り、ぜーべっく然り。
    問題は、熱勾配があったとしてそれらよりも効率が良いかどうかで、
    温度差発電としてドライアイスを媒介することで効率を既知のものより
    上げられた、というなら研究の新規性もあるでしょうが
    特殊環境ではメンテナンス性の点からゼーベック(ペルチェ)等に軍配が上がる気がします。
    可動メカは壊れるよ。

    • by Anonymous Coward

      ここで言ってるのは20℃→100℃では蒸気タービンの方が効率いいけど、-60℃→-20℃では昇華タービンを回転させる方が無駄が少ないってだけなんで、ベルチェで回転より高効率なら、当然そっちを使うでしょ。
      どっちかというと、揚水発電とフライホイールはどっちがエネルギーロスが少ないか、ってはなしみたいなもんで。

  • by Anonymous Coward on 2015年03月16日 16時35分 (#2778522)

    火星ではCO2の排出は問題にならないのだろうか

    • by Anonymous Coward on 2015年03月16日 16時44分 (#2778527)

      関連リンクにありましたが、
      >火星では大気が薄く乾燥しているため、冷やす効果のほうが強いということも判明した
      なので寒冷化の方向には進むと思われます。
      ただ自然にドライアイスとなるようならカーボンニュートラルと考えてもいいんじゃないかな。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      地球より寒いので、バンバン出して温めたほうがよいです。

    • by Anonymous Coward

      そもそも大気の大半がCO2だし、
      それにCO2で温室効果が発生するとしたら、火星は寒いんだからテラフォーミングにちょうどいいのでは。

  • by Anonymous Coward on 2015年03月16日 16時45分 (#2778530)

    水と大地が無ければ人は生きていけないのよ…

  • by Anonymous Coward on 2015年03月16日 16時46分 (#2778531)

    初めに火星でドライアイスを使った発電プランの記事を読んだ時、ドライアイスを媒体にした外燃タービン発電と勘違いして、石炭炊き蒸気機関並に手間の掛かる物をわざわざ…、と思った事を告白する。

    • by Anonymous Coward

      ナインハーフを連想したおれ

    • by Anonymous Coward

      私も同じ、どうしてわざわざ。

      でも、温熱源から回転運動へのエネルギーの変換は、摩擦が少ないとか、途中の機構が簡単だとか、冷熱源であるドライアイスが冷たいこともあって、効率が高いようです。

      地球上じゃ使う人は居ないだろうし、このままだと火星でも使い辛いと思うけれど、面白いことを考える人っているものです。

  • by Anonymous Coward on 2015年03月16日 22時33分 (#2778759)

    大量にあるったって、そのドライアイスをどうやって発電装置のところまでロハで運んでこようと言うんだろう?

  • by Anonymous Coward on 2015年03月17日 10時30分 (#2778956)

    ドライアイスを使った反動タービンによる
    冷熱発電 [wikipedia.org]としか思えないのだが

    • by Anonymous Coward
      で、君の読んだ諸々の資料にライデンフロスト効果による回転力を利用した発電については書かれてたのかな? 私には見つけられなかったが…
      • by Anonymous Coward

        ライデンフロスト効果って言うけど、要はベアリングの代わりにってだけだろ。
        バズワード一つでそれっぽく聞こえるってだけの話。

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